高壓鐵塔論文：路面施工對高壓鐵塔的啟示

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本文作者：陳磊鄔洪波張其浪工作單位：交通運輸部公路科學研究院

模擬橋梁樁基與高壓鐵塔基礎距離不同時，對既有高壓鐵塔基礎的影響。分析模擬結果中的沉降和水平側移，同時考慮水的滲流和長期沉降等系數進行修正。本次模擬只考慮施工期的變形，使用Midas/GTS軟件進行模擬。基本資料地質資料選用如表1所示，分為5層土，最下基巖為花崗巖。模擬工況根據設計資料，模擬具有承臺的雙樁，樁徑1.5m，樁長52m。模擬橋梁基礎在電塔一側時，橋梁樁基施工引起的電塔基礎沉降變形規律，橋梁樁基及電塔點位如圖1所示。主要研究電塔沉降隨電塔與樁基距離變化趨勢。采用三維模型，單元采用八面體，通過二維單元延伸獲得。本文不考慮電塔對地基影響，只將電塔重量作為垂直荷載施加至地面。根據電力院提供的電塔數據，電塔重量分配至每個支撐腳，受力為1500kN，水平方向抗力250kN。模型如圖2所示。

橋梁樁基用7個步驟開挖完成。(1)高壓鐵塔樁基沉降模擬結果如圖3～圖5所示。高壓線塔各點位基礎沉降值如表2所示。將表2中數據繪制成高壓線各點沉降差塔隨線塔與橋梁樁基距離的關系圖，如圖6所示。其中縱坐標為沉降差，橫坐標為鐵塔與樁基距離。(2)高壓線塔側向位移模擬結果如圖7～圖10所示。樁基與鐵塔基礎凈距5m時，鐵塔樁基水平位移樁基與鐵塔基礎凈距為7.5m時，鐵塔樁基水平位移達到了2.92cm，在地表處最大，而且鐵塔基礎在高速公路走向一側位移相對較大。樁基與鐵塔基礎凈距為10m時，鐵塔樁基水平位移達到1.5cm，最大位移在地表下20m處，而且鐵塔基礎在高速走向一側位移相對較大。樁基與鐵塔基礎凈距為15m時，鐵塔樁基位移為0.7cm，最大位移在地表下20m處，而且鐵塔基礎在高速公路走向一側位移相對較大。將側向位移隨橋梁樁基與鐵塔基礎距離之間的關系繪制成變化圖，如圖11所示。其中縱坐標代表側向位移，橫坐標代表橋梁樁基與高壓電塔之間的距離。

結果分析(1)沉降結果分析鐵塔兩基礎間的間距離是19.46m，按照傾斜度不超過0.4%的控制標準，鐵塔沉降差應控制在7.78cm以內。按照控制標準，結合圖8，對應的位置是8.4m處。由于此時的距離是樁基中心距，換算成凈距需減去兩樁基半徑，則兩基礎間凈距為:8.4－0.75－0.5=7.15m。(2)側向位移結果分析在標準控制位置8.4m處，鐵塔樁基處土體的最大側向位移是1.8cm，見圖11。由于鐵塔樁基的隔蔽作用，土體移動表現為繞流移動，所以實際位移要小，對樁身的彎矩作用不明顯。本文認為可以忽略其影響。(3)結果修正考慮滲流影響參數K1。根據何世秀等將基坑開挖產生的應力場與滲流場疊加，得出結論:考慮降水影響與不考慮降水影響，其值相差10mm左右，且同實際相接近。由于沉降值為30mm左右，所以滲流影響在30%左右，故本項目采用30%的影響。圖12為考慮滲流后沉降差隨高壓線塔與橋梁基礎距離變化圖。其中縱坐標代表側向位移，橫坐標代表橋梁樁基與高壓電塔之間的距離。圖12考慮滲流后沉降差隨鐵塔與橋梁基礎距離變化圖考慮長期沉降參數K2。本項目樁體屬于長樁，端部為微風化巖。參照《建筑地基基礎設計規范》(JGJ7－89)沉降計算經驗系數，取長期沉降影響系數為1.1。考慮施工安全性參數K3?？紤]到鐵塔本身的重要性，按照《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60－2004)結構設計安全等級規定，一級結構取結構重要性系數1.1?？紤]到橋梁樁基施工的不安全因素，結合其他工程經驗，安全系數取為1.2。只考慮滲流K1:L=7.15K1=7.95m考慮長期沉降K2:L=7.95×1.1=8.7m考慮施工安全性系數K3:L=8.7×1.2=10.5m5結論按照《建筑樁基技術規范》(JGJ94－2008)，樁最小中心距為2.5d，按照《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63－2007)，嵌巖樁最小中心距為2.0d。由于鐵塔樁基荷載較大，又地處軟土地區，變形敏感性高，所以本文確定的安全距離大于規范規定。樁基施工相對于隧道、基坑工程來說，工程規模較小，樁孔尺寸較小，對周圍的影響也較小。結合文獻調研情況，隧道對既有樁基的影響范圍在1倍洞徑與2倍洞徑之間，基坑在1.5H附近，均比本文結論要大，符合工程規律。根據本文模擬及修正結果，當高速公路橋梁樁基樁徑1.5m，樁長52m時，橋梁樁基與鐵塔基礎間安全距離如表3所示。根據數值模擬結果，參考圖12，當橋梁樁基與鐵塔基礎距離12m時，沉降差小于2cm并逐漸趨于穩定。結合國內研究現狀，根據鐵塔所在區域地質資料，提出橋梁樁基與鐵塔基礎凈距評判標準，如表3所示。根據表3所示評判及對策，設計單位在進行高速公路線形設計時，相似的地質條件下，宜保持橋梁樁基與鐵塔距離在8.7m以上。施工單位在施工過程中，可參照評判表的建議采取加固或檢測措施。